Med öppen automation in i den elektrifierade framtiden I Ingolstadt förlitar sig Audi på PLCnext Technology från Phoenix Contact på sin anläggning för karosstillverkning av den helt eldrivna serien Audi Q6 e-tron. Förutom en mängd funktioner för IIoT-applikationer erbjuder det öppna ekosystemet även integrerad cybersäkerhet enligt den internationella standarden IEC 62443-4-2.
Utgångsläge
Tillsammans och i samarbete in i framtiden
Phoenix Contact stöder övergången till ökad hållbarhet genom att tillhandahålla nyckeltekniker för elektrifiering, nätverk och automatisering. PLCnext Technology är en av dessa teknologier. Det öppna ekosystemet har en mängd olika gränssnitt – från sensorer till molnet. På så sätt bidrar den till ett kontinuerligt informationsflöde inom koldioxidneutral produktion. Förutom standardprogrammering av PLC-system enligt IEC 61131-3 möjliggör PLCnext Technology även parallell användning av högnivåspråk som C/C++, C# eller Matlab Simulink. Båda språken körs i kombination i realtid på styrsystemsfamiljen PLCnext Control. Detta innebär att produktionen drar nytta av expertisen hos både IT- och OT-specialister. Ekosystemet bidrar därmed också till förändringar i automatiseringen av produktionsanläggningarna hos Audi.
Lösning
Energimätare, t.ex. det multifunktionella mätinstrumentet EEM-MA 370, registrerar förbrukningen
Förbättrad växthusgasbalans genom optimerade produktionsprocesser
Det är viktigt att hålla energiavtrycket så neutralt som möjligt redan i fordonets produktionsfas. Audi har därför satt upp målet att uppnå koldioxidneutral produktion vid alla anläggningar senast 2025. Detta mål har uppnåtts vid anläggningen i Ingolstadt sedan början av 2024. Särskilt vid karosstillverkning gäller det att förbättra emissionsvärdena genom att påverka faktorer som kvalitet, tillgänglighet och anpassningsförmåga. Vid varje tomgång eller varje gång ett karosseri slussas ut från tillverkningsprocessen leder det inte bara till mer kostnader – även det produktionsrelaterade växthusgasutsläppet ökar.
För att förhindra detta vidtar Audi en rad åtgärder, t.ex. stänga av vid tomgång eller använda kommunikationsdugliga energimätare – t.ex. det multifunktionella mätinstrumentet EEM-MA 370 från Phoenix Contact – för att övervaka förbrukningen. För ytterligare optimering i det här skedet krävs transparens kring energiflöden och information som indikerar ett fel så snart det uppstår. Även de minsta kvalitetsavvikelserna, som uppmärksammas i ett tidigt skede, kan ge ett avgörande bidrag till detta. Att identifiera ytterligare förbättringspotential i processen resulterar inte bara i en kortare tidscykel, utan också i en optimerad energibalans för varje enskild bil.
Förutom funktionellt säker anläggningsautomation tillhandahåller PLCnext Control RFC 4072S omfattande diagnostik
Parallell användning av högnivåspråk
Det säkerhetsrelaterade styrsystemet RFC 4072S utgör kärnan i automationslösningen inom karosstillverkning. Deras viktigaste funktion är att se till att fordonen tillverkas på ett funktionellt säkert sätt. Förutom anläggningsautomation erbjuder RFC 4072S omfattande diagnostik av alla processer och data som är relevanta för kommunikation. Som redan nämnts kompletteras programmeringsspråket IEC 61131-3, som vanligtvis föredras för produktionsprocessen, med högnivåspråk som C/C++ eller C#, som är bättre lämpade för komplexa applikationer i realtidssammanhang.
98 % av displayerna skapas av en visualiseringsassistent
Över 30 % tidsbesparing vid skapandet av anläggningsvisualiseringen
Inom Ingolstadt-projektet har den modulstandard som utvecklats sedan 2004 på den föregående plattformen PC Worx konverterats till den nya styrtekniken PLCnext Technology. Som ett resultat av den nya utvecklingen omfattar biblioteket nu mer än 600 moduler för optimal styrning av de många processer som krävs för en karosstillverkning. PLCnext Control RFC 4072S PN stöder också maskinsäkerhet i enlighet med IEC 62061 SIL 3 och EN ISO 13849-1 PL e. Den nya automationsplattformen tillhandahåller webbvisualisering för att öka enhetligheten och integrationen av information.
En visualiseringsassistent som utvecklats speciellt för detta ändamål genererar cirka 98 % av manöverdisplayerna automatiskt. För att göra detta hämtar den information från användarprogrammet och skapar anläggningsvisualiseringen med hjälp av över 700 symboler från det nyskapade systembiblioteket. Detta gäller även för transportsystem där medarbetarna endast får använda de områden som är synliga. Generatorn skapar ett individuellt användargränssnitt för varje del av anläggningen. I detta sammanhang har det varit möjligt att minska installationstiden till en tredjedel av den tid som krävts hittills: en betydande fördel för anpassningar och idrifttagning.
Industridatorer från Phoenix Contact installeras som huvud- och hjälpkontrollpaneler på en pelare
Stationer för direkt åtkomst till anläggningen
De stationer som krävs för anläggningsdriften kan flexibelt integreras i anläggningsnätverket på 1 gigabit via den inbyggda switchen i en tryckknappsbox med nödstoppsknapp. Industri-PC:er från Basicline-serien med kapslingsklass IP65 är installerade som huvud- och hjälpkontrollpaneler på en pelare vid de enskilda robotcellerna. De stegkedjor och den diagnostik som visas där ger drift- och underhållspersonalen direkt åtkomst till all viktig information så att de vid behov kan reagera snabbt på händelser. De kontrollpaneler som används i transporttekniken sticker ut. Linux-klienterna för eHMI utvecklades enligt Audis önskemål. Fokus låg här på efterlevnad av den internationella säkerhetsstandarden IEC 62443 och enkel uppdaterings- och patchhantering. Det innebär att underhållet av industridatorerna integreras på ett optimalt sätt i de beprövade processerna och rutinerna för underhåll.
I samarbete med Audis chefer har bland annat ett övergripande säkerhetskoncept tagits fram
Utveckling av ett övergripande säkerhetskoncept i enlighet med IEC 62443
Det ständigt ökande antalet informationskällor – t.ex. sensorer och kameror samt teknik för att säkerställa processer och kvalitet – leder till allt större datamängder och därmed oundvikligen till angreppspunkter som måste skyddas mot obehörig åtkomst. Audi följer därför alltid sådana projekt ur ett cybersäkerhetsperspektiv. Konkret innebär det att Audi och Phoenix Contact, som TÜV-certifierad IEC 62443-3-3 Security Service Provider, redan i planeringsfasen av projektet har utvecklat ett övergripande säkerhetskoncept. Konceptet implementerar de funktionella systemkraven i IEC 62443-2-4. Dessutom gjordes en hotbildsanalys för att definiera och genomföra åtgärder för att öka säkerheten i produktionsområdet.
Optimering av produktionen och därmed sammanhängande hållbarhet för de resurser som används kräver data som kan användas på ett säkert sätt. Genom smart elektrifiering, effektiva nätverk och öppen automatisering lägger Audi grunden för hållbar, framtidssäkrad produktion och flexibel integration av ny teknik som t.ex. maskininlärning.
